JP4378792B2 - Fluid coupling device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原動機の回転トルクを伝達するための流体継手装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
流体継手(フルードカップリング)は船舶用、産業機械用、自動車用の動力伝達継手として従来から用いられている。流体継手は、原動機である例えばディーゼルエンジンのクランクシャフト(流体継手としての入力軸)に連結されたケーシングと、該ケーシングと対向して配設され該ケーシングに取り付けられたポンプと、該ポンプと対向して配設され入力軸と同一軸線上に配置された出力軸に取り付けられたタービンとを具備している。
【0003】
また、上記ケーシングとタービンとの間には、ケーシングとタービンとを摩擦係合するロックアップクラッチを備えた流体継手も提案されている。このロックアップクラッチは、ケーシングとタービンとの間に配設されケーシングとの間に外側室を形成するとともにタービンとの間に内側室を形成するクラッチディスクを備え、流体継手を通して循環する作動流体の内側室側と外側室側との圧力差によってケーシングとタービンとを摩擦係合するように構成されている。
【0004】
上述した流体継手を例えば車両の駆動装置に装備する場合には、一般に摩擦クラッチを介して手動変速機に伝動連結され、また、流体継手が直接自動変速機に伝動連結される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
車両の駆動装置に装備した上記流体継手においては、車両停止状態でエンジンが駆動され変速機の変速ギヤが投入されてる状態、即ち入力軸が回転し出力軸が停止している状態では、その特性上ドラッグトルクを有する。このドラッグトルクは、流体継手の設計点を最大効率となる回転速度比、即ちポンプとタービンとの回転速度比を0.95〜0.98位にとると、かなり大きくなる。ドラッグトルクが大きいと、エンジンのアイドリング運転が著しく不安定となるとともに、この不安定な回転が駆動系に異常振動を発生させる原因となる。また、ドラッグトルクが大きいことにより、アイドリング運転時の燃費が悪化する原因にもなっている。
【0006】
上記ドラッグトルクを下げるためには流体継手を循環せしめる作動流体の圧力を下げることが考えられるが、作動流体の圧力を下げると流体継手への充填効率が低下するために高回転時における伝達トルクも低下してしまう。また、ロックアップクラッチを備えた流体継手においては、ロックアップクラッチの作動圧が不足して、最悪の場合ロックアップ不能となる。
【0007】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術的課題は、トルク伝達機能を損なうことなく、ドラッグトルクを低減することができる流体継手装置を提供することにある。
また、他の技術的課題は、ロックアップクラッチを備えた流体継手において、ロックアップクラッチの作動圧を不足させることなく、ドラッグトルクを減少することができる流体継手装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決するために、
「エンジンにより駆動される入力軸に連結されたケーシングと、該ケーシングと対向して配設され該ケーシングに取り付けられたポンプと、該ポンプと該ケーシングによって形成された室に該ポンプと対向して配設され該入力軸と同一軸線上に配置された出力軸に取り付けられたタービンとを有する流体継手と、
該ケーシングと該タービンとによって形成される外部室および該ポンプと該タービンとによって形成される作動室を通してリザーブタンク内の作動流体を循環せしめる作動流体循環手段と、を具備する流体継手装置において、
該作動流体循環手段は、該リザーブタンク内の作動流体を圧送する流体圧作動源と、該流体圧作動源と該外部室とを連通する作動流体経路と、該流体圧作動源をバイパスして該外部室を該リザーブタンクに連通するように切替える切替手段とを備えており、
該エンジンのアイドリング時には、該切替手段を切替えて、該流体圧作動源をバイパスして該外部室を該リザーブタンクに連通し、該流体継手の該ポンプの回転により、該リザーブタンク内の作動流体を該作動室から該外部室を経て該リザーブタンクに循環させる」
ことを特徴とする流体継手装置が提供される。
【0009】
また、上記他の技術的課題を解決するために、流体継手装置の該流体継手が、「該ケーシングと該タービンとによって形成される外部室に配設され該ケーシングとの間に外側室を形成するとともに該タービンとの間に内側室を形成するクラッチディスクを有し、該外側室と該内側室との流体圧差によって該ケーシングと該タービンとを係合するロックアップクラッチを備えた」構成とすることができる。
この場合においては、「該作動流体循環手段には、該流体圧作動源を該作動室に連通し、かつ、該外部室の該外側室を該リザーブタンクに連通するように切替える接続切替手段が配設されており、該ロックアップクラッチを接とするときは、該接続切替手段を切替えて、作動流体を、該流体圧作動源により順次該作動室、該内側室および該外側室を経て該リザーブタンクに循環させる」構成とすることが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された流体継手装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【0011】
図1には、本発明に従って構成された流体継手装置を自動車用エンジンと摩擦クラッチとの間に配設した駆動装置の一実施形態が示されている。図示の実施形態における駆動装置は、原動機としての内燃機関2と本発明に従って構成された流体継手装置4および摩擦クラッチ8とによって構成されている。内燃機関2は図示の実施形態においてはディーゼルエンジンからなっており、クランク軸21の端部には流体継手装置4の後述するポンプ側が取り付けられる。
【0012】
流体継手装置4は、ディーゼルエンジン2に装着されたハウジング22にボルト23等の締結手段によって取り付けられた流体継手ハウジング40内に配設されている。図示の実施形態における流体継手装置4は、ケーシング41とポンプ42およびタービン43を有する流体継手400を具備している。
【0013】
ケーシング41は、上記クランク軸21にボルト24によって内周部が装着されたドライブプレート44の外周部にボルト441、ナット442等の締結手段によって装着されている。なお、上記ドライブプレート44の外周には、図示しないスタータモータの駆動歯車と噛合する始動用のリングギヤ45が装着されている。
【0014】
ポンプ42は上記ケーシング41と対向して配設されている。このポンプ42は、椀状のポンプシェル421と、該ポンプシェル421内に放射状に配設された複数個のインペラ422とを備えており、ポンプシェル421が上記ケーシング41に溶接等の固着手段によって取り付けられている。従って、ポンプ42のポンプシェル421は、ケーシング41およびドライブプレート44を介してクランク軸21に連結される。このため、クランク軸21は流体継手装置4の入力軸として機能する。
【0015】
タービン43は上記ポンプ42と対向して配設されている。このタービン43は、上記ポンプ42のポンプシェル421と対向して配設された椀状のタービンシェル431と、該タービンシェル431内に放射状に配設された複数個のランナ432とを備えている。タービンシェル431は、上記入力軸としての上記クランク軸21と同一軸線上に配設された出力軸46にスプライン嵌合されたタービンハブ47に溶接等の固着手段によって取り付けられている。
【0016】
図示の実施形態における流体継手装置4は、上記ケーシング41とタービン43とによって形成される外部室400aから上記ポンプ42とタービン43とによって形成される作動室4aを通して作動流体を循環せしめる作動流体循環手段6を具備している。作動流体循環手段6は、流体圧作動源としての油圧ポンプ60を備えている。この油圧ポンプ60は上記流体継手ハウジング40にボルト61等の固着手段によって取り付けられポンプハウジング62に配設されている。この油圧ポンプ60は、上記ポンプ42のポンプシェル421に取り付けられたポンプハブ48によって回転駆動されるように構成されている。なお、ポンプハブ48は上記出力軸46を包囲するように突出形成されたポンプハウジング62の筒状支持部620に軸受490によって回転可能に支持されている。また、図2および図3に示すように作動流体循環手段6に関連して、出力軸46に作動流体の通路460が設けられているとともに、出力軸46と筒状支持部620との間に作動流体の通路461が設けられている。通路460は、その一端が出力軸46の図において左端面に開口し上記ケーシング41とタービン43とによって形成される外部室400aと連通しており、その他端が出力軸46の外周面に開口する径方向の通路462と連通している。また、通路461は、上記ポンプ42とタービン43とによって形成される作動室4aと筒状支持部620に設けられた連通穴621とを連通するように構成されている。
【0017】
次に、作動流体循環手段6の一実施形態について、図2および図3に示す油圧回路を参照して説明する。
作動流体循環手段6は作動流体を収容するリザーブタンク65を具備しており、該リザーブタンク65内の作動流体は上記油圧ポンプ60によって通路661に吐出される。通路661に吐出された作動流体は、電磁切替弁67(V1)を介して上記通路642と連通する通路662に供給される。電磁切替弁67(V1)は、除勢(OFF)している図2に示す状態のときには上記通路661と通路662とを連通しており、付勢(ON)されると図3に示すように通路661と通路662との連通を遮断し、通路662を通路663を介してリザーブタンク65に連通する。従って、電磁切替弁67(V1)が除勢(OFF)しているときには、油圧ポンプ60によって通路661に吐出された作動流体は、図2において矢印で示すように通路662、通路462、通路460、上記ケーシング41とタービン43とによって形成される外部室400a、ポンプ42とタービン43とによって形成される作動室4a、通路461、連通穴621、通路664を通してリザーブタンク65に循環される。一方、電磁切替弁67(V1)が付勢(ON)されると、図3に示すように通路661と通路662との連通が遮断されるので、油圧ポンプ60によって通路661に吐出された作動流体は、通路661とリザーブタンク65を結ぶリリーフ通路665に設けられたリリーフ弁68を介してリザーブタンク65に戻される。リリーフ弁68は、開弁圧が例えば6kg/cm2に設定されており、通路661内の作動流体圧が6kg/cm2を越えると作動流体をリリーフ通路665を介してリザーブタンク65に戻す。なお、電磁切替弁67(V1)が付勢(ON)された図3に示す状態においては、油圧ポンプ60から吐出された作動流体が流体継手400に供給されないので、流体継手400が回転すると上記ポンプ42とタービン43とによって形成される作動室4a内の作動流体が遠心力によって上記ケーシング41とタービン43とによって形成される外部室400a側に排出され、通路460、通路462、通路662、通路663を通して、油圧ポンプ60をバイパスしてリザーブタンク65に戻されるため、作動室4a内が負圧となる。即ち、流体継手400は、回転することによりポンプとして機能し、上記作動室4aに連通する通路664、連通穴621、通路461を介してリザーブタンク65内の作動流体を吸い込む。作動流体循環手段6は以上のように構成されており、図示の実施形態においては、通路661、通路662、通路462、通路460は上記外部室400aに連通する第1の作動流体経路を構成し、通路664、連通穴621、通路461は上記作動室4aとリザーブタンク65とを連通する第2の作動流体経路を構成している。
【0018】
図示の実施形態における流体継手装置4は、上記作動流体循環手段6の電磁切替弁67を制御する制御手段100を具備している。制御手段100は、マイクロコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)101と、制御プログラムを格納するリードオンリメモリ(ROM)102と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)103と、入力インターフェース104および出力インターフェース105とを備えている。このように構成された制御手段100の入力インターフェース104には、車両の走行速度を検出する車速検出センサ111、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ112等の検出信号が入力される。また、出力インターフェース105からは、上記電磁切替弁67(VI)に制御信号が出力される。
【0019】
次に、上記摩擦クラッチ8について、図1を参照して説明する。
摩擦クラッチ8は、上記流体継手ハウジング40にボルト81によって装着されたクラッチハウジング80内に配設されている。図示の実施形態における摩擦クラッチ8は、上記流体継手の出力軸46に装着されたクラッチドライブプレート82と、出力軸46と同一軸線上に配設された伝動軸83(図示の実施形態においては、図示しない変速機の入力軸)と、該伝動軸83にスプライン嵌合されたクラッチハブ84に取り付けられ外周部にクラッチフェーシング85が装着されているドリブンプレート86と、該ドリブンプレート86をクラッチドライブプレート82に押圧するプレッシャープレート87と、該プレッシャープレート87をクラッチドライブプレート82に向けて付勢するダイアフラムスプリング88と、該ダイアフラムスプリング88の内端部に係合してダイアフラムスプリング88を中間部を支点881として作動するレリーズベアリング89と、該レリーズベアリング89を軸方向に作動せしめるクラッチレリーズフォーク90とを具備している。このように構成された摩擦クラッチ8は、図示の状態においてはダイアフラムスプリング88のばね力によってプレッシャープレート87がクラッチドライブプレート82に向けて押圧されており、従って、ドリブンプレート86に装着されたクラッチフェーシング85がクラッチドライブプレート82に押圧されて流体継手の出力軸46に伝達された動力がクラッチドライブプレート82およびドリブンプレート86を介して伝動軸83に伝達される。この動力伝達を遮断する場合は、図示しないスレーブシリンダに油圧を供給してクラッチレリーズフォーク90を作動し、レリーズベアリング89を図1において左方に移動すると、ダイアフラムスプリング88が図において2点鎖線で示すように作動せしめられ、プレッシャープレート87への押圧力を解除することにより、クラッチドライブプレート82からドリブンプレート86への動力伝達が遮断される。
【0020】
図示の実施形態における流体継手装置4を装備した駆動装置は以上のように構成されており、以下その作動について図4に示すドラッグトルク制御のフローチャートをも参照して説明する。
制御手段100は、先ずステップS1において車速検出センサ111からの検出信号に基づいて、車両の走行速度(V)が零(0)即ち車両が停止しているか否かをチェックする。ステップS1において車速(V)が零(0)でない場合、制御手段100は車両が走行しておりドラッグトルク制御をする必要はないと判断して、ステップS2に進み電磁切替弁67(V1)を除勢(OFF)する。電磁切替弁67(V1)が除勢(OFF)されると、上述したように油圧ポンプ60によって通路661に吐出された作動流体は、図2において矢印で示す方向に循環せしめられている。この状態では、ディーゼルエンジン2のクランク軸21(入力軸)に発生した駆動力は、ドライブプレート44を介して流体継手400のケーシング41に伝達される。ケーシング41とポンプ42のポンプシェル421は一体的に構成されているので、上記駆動力によってポンプ42が回転せしめられる。ポンプ42が回転するとポンプ42内の作動流体は遠心力によりインペラ422に沿って外周に向かって流れ、矢印で示すようにタービン43側に流入する。タービン43側に流入した作動流体は、中心側に向かって流れ矢印で示すようにポンプ42に戻される。このように、ポンプ42とタービン43とによって形成される作動室4a内の作動流体がポンプ42とタービン43内を循環することにより、ポンプ42側の駆動トルクが作動流体を介してタービン43側に伝達される。タービン43側に伝達された駆動力は、タービンシェル431およびタービンハブ47を介して出力軸46に伝達され、更に上記摩擦クラッチ8を介して図示しない変速機に伝達される。
【0021】
上記ステップS1において車速(V)が零(0)の場合は、制御手段100はステップS3に進みアクセルセンサ112からの検出信号に基づいて、アクセルペダルの踏み込み量(AP)が零(0)即ちアクセルペダルが開放されているか否かをチェックする。ステップS3においてアクセルペダルの踏み込み量(AP)が零(0)でない場合は、制御手段100はエンジンがアイドリング状態ではなくドラッグトルク制御する必要はないと判断して、上記ステップS2に進み電磁切替弁67(V1)を除勢(OFF)する。ステップS3においてアクセルペダルの踏み込み量(AP)が零(0)即ちアクセルペダルが開放されている場合には、制御手段100はエンジンがアイドリング状態でありドラッグトルク制御をする必要があると判断して、ステップS4に進み電磁切替弁67(V1)を付勢(ON)する。電磁切替弁67(V1)が付勢(ON)されると、図3に示すように通路661と通路662との連通を遮断し、通路662が通路663を介してリザーブタンク65に連通される。従って、油圧ポンプ60によって通路661に吐出された作動流体は、リリーフ弁68を介してリザーブタンク65に戻される。一方、上述したように流体継手400は自身の回転によりポンプとして機能し、作動室4a内の作動流体を遠心力によって外部室400a側に排出するとともに、通路664、連通穴621、通路461を介してリザーブタンク65内の作動流体を吸い込む。そして、上記外部室400a側に排出された作動流体は、通路460、通路462、通路662、通路663を通して、油圧ポンプ60をバイパスしてリザーブタンク65に戻される。このように、図示の実施形態においては、電磁切替弁67(V1)が付勢(ON)されると、油圧ポンプ60から吐出される作動流体が流体継手400に循環されず、流体継手400自身の回転によるポンプ作用によって作動流体を循環するので、流体継手400内への作動流体の充填効率が低下するため、ドラッグトルクが大幅に低減する。
【0022】
以上のように車速(V)が零(0)でアクセルペダルが開放されているエンジンがアイドリング状態における流体継手のドラッグトルクを低減するために、電磁切替弁67(V1)を付勢(ON)したならば、制御手段100はステップS1に戻り車速(V)が零(0)でなくなった(車両が走行状態)か、ステップS3においてアクセルペダルの踏み込み量(AP)が零(0)でなくなった(アクセルペダルが踏み込まれた)場合には、エンジンがアイドリング状態ではないと判断し、上記ステップS2に進んで電磁切替弁67(V1)を除勢(OFF)する。
【0023】
次に、流体継手装置4の他の実施形態について、図5乃至図8を参照して説明する。
図5乃至図8に示す実施形態は、上述した図1乃至図3に示す流体継手装置4に上記ケーシング41とタービン43とを直接伝動連結するためのロックアップクラッチ50を付設するとともに、このロックアップクラッチ50を付設するに伴って上記作動流体循環手段6の通路661および通路664中に、接続切替手段として機能する電磁方向制御弁70(V2)を配設したものであり、他の構成は上記図1乃至図3の実施形態と実質的に同一であるため、同一部材には同一符号を付して、その説明は省略する。
図5乃至図8に示す実施形態におけるロックアップクラッチ50は、ケーシング41とタービン43との間に配設されケーシング41との間に外側室40aを形成するとともにタービン43との間に内側室40bを形成するクラッチディスク51を備えている。このクラッチディスク51は、内周縁が上記タービンハブ47の外周に相対回転可能でかつ軸方向に摺動可能に支持されており、その外周部には上記ケーシング41と対向する面にクラッチフェーシング52が装着されている。また、クラッチディスク51の外周部における内側室40b側には、環状の凹部53が形成されており、この凹部53にそれぞれ支持片54によって支持された複数個のダンパースプリング55が所定の間隔を置いて配設されている。この複数個のダンパースプリング55の両側には上記クラッチディスク51に取り付けられた入力側リテーナ56が突出して配設されているとともに、各ダンパースプリング55間には上記タービン43のタービンシェル431に取り付けられた出力側リテーナ57が突出して配設されている。
【0024】
図示の実施形態におけるロックアップクラッチ50は以上のように構成されており、その作動について説明する。
上記内側室40b側の作動流体の圧力が外側室40aの作動流体の圧力より高い場合、即ち後述する作動流体循環手段によって供給される作動流体がポンプ42とタービン43とによって形成される作動室4aから内側室40bを通して外側室40aに流れる場合には、上記クラッチディスク51が図1において左方に押圧されるので、クラッチディスク51に装着されたクラッチフェーシング52がケーシング41に押圧されて摩擦係合する。従って、ケーシング41とタービン43は、クラッチフェーシング52、クラッチディスク51、入力側リテーナ56、ダンパースプリング55、出力側リテーナ57を介して直接伝動連結される。一方、上記外側室40aの作動流体の圧力が内側室40b側の作動流体の圧力より高い場合、即ち後述する作動流体循環手段によって供給される作動流体が外側室40aから内側室40bを通してポンプ42とタービン43とによって形成される作動室4aに循環する場合には、上記クラッチディスク51が図5において右方に押圧されるので、クラッチディスク51に装着されたクラッチフェーシング52はケーシング41と摩擦係合せず、従って、ケーシング41とタービン43との伝動連結は解除されている。
【0025】
図5乃至図8に示す実施形態における作動流体循環手段6は、上記図1乃至図3に示す作動流体循環手段6の通路661および通路664中に配設された電磁方向制御弁70(V2)を具備している。この電磁方向制御弁70(V2)は、除勢(OFF)されているときには図6および図7に示すように、油圧ポンプ60に接続された通路661aと上記電磁切替弁67(V1)に接続された通路661bとを連通するとともに、連通路621に連通している通路664aと上記リザーブタンク65に接続された通路664bとを連通している。また、電磁方向制御弁70(V2)は、付勢(ON)すると図8に示すように、上記通路661aと上記通路664bとを連通するとともに、上記通路661bと上記通路664bとを連通せしめる。なお、上記電磁切替弁67(V1)および電磁方向制御弁70(V2)は、上記図1乃至図3の実施形態における制御手段100によって制御される。
【0026】
図5乃至図8に示す実施形態における流体継手装置は以上のように構成されており、以下その作動について説明する。
先ず、ディーゼルエンジン2がアイドリング回転以上の回転速度で運転され、流体継手によって駆動トルクを伝達する状態について説明する。この場合、作動流体循環手段6の上記電磁方向制御弁70(V2)が除勢(OFF)されているとともに、電磁切替弁67(V1)が除勢(OFF)されており、作動流体は図6において矢印で示す方向に循環せしめられている。この図6に示す状態は、上記図2に示す実施形態と同様である。即ち、ディーゼルエンジン2のクランク軸21(入力軸)によってケーシング41とポンプ42が回転せしめられると、ポンプ42内の作動流体が遠心力によりインペラ422に沿って外周に向かって流れ、矢印で示すようにタービン43側に流入してポンプ42側の駆動トルクが作動流体を介してタービン43側に伝達される。タービン43側に伝達された駆動力は、タービンシェル431およびタービンハブ47を介して出力軸46に伝達され、更に上記摩擦クラッチ8を介して図示しない変速機に伝達される。なお、作動流体が図6において矢印で示す方向に循環せしめられているときは、上述したように上記クラッチディスク51が図5および図6において右方に押圧されるので、ロックアップクラッチ50はケーシング41とタービン43との伝動連結は解除している。
【0027】
次に、ディーゼルエンジン2がアイドリング運転している状態について説明する。なお、この場合は、図7に示すように作動流体循環手段6の上記電磁方向制御弁70(V2)が除勢(OFF)されているとともに、電磁切替弁67(V1)が付勢(ON)される。電磁切替弁67(V1)が付勢(ON)されると、図7に示すように通路661bと通路662との連通が遮断され、通路662が通路663と連通せしめられる。従って、油圧ポンプ60によって通路661aに吐出され電磁方向制御弁70(V2)を通って通路661bに流れる作動流体は、リリーフ弁68を介してリザーブタンク65に戻される。一方、上述したように流体継手400は自身の回転によりポンプとして機能し、作動室4a内の作動流体を遠心力によって内側室40b側に排出するとともに、通路664、連通穴621、通路461を介してリザーブタンク65内の作動流体を吸い込む。そして、上記内側室40b側に排出された作動流体は、外側室40a、通路460、通路462、通路662、通路663を通してリザーブタンク65に戻される。このように、図示の実施形態においては、電磁切替弁67(V1)が付勢(ON)されると、油圧ポンプ60から吐出される作動流体が流体継手400に循環されず、流体継手400自身の回転によるポンプ作用によって作動流体を循環するので、流体継手400内への作動流体の充填効率が低下するため、ドラッグトルクが大幅に低減する。このとき、作動流体は作動室4aを通り内側室40bから外側室40aに流れるが、作動流体の圧力が低いためロックアップクラッチ50を作動することはない。
【0028】
次に、ロックアップクラッチ50を作動して、ケーシング41とタービン43を直結して駆動トルクを伝達する状態について説明する。この場合、作動流体循環手段の上記電磁方向制御弁70(V2)が付勢(ON)されるとともに、電磁切替弁67(V1)が除勢(OFF)されており、作動流体は図8において矢印で示す方向に循環せしめられている。従って、上述したように内側室40b側の作動流体の圧力が外側室40a側の作動流体の圧力より高く、クラッチディスク51が図5および図8において左方に押圧されるので、クラッチディスク51に装着されたクラッチフェーシング52がケーシング41に押圧されて摩擦係合する。従って、ケーシング41とタービン43は、クラッチフェーシング52、クラッチディスク51、入力側リテーナ56、ダンパースプリング55、出力側リテーナ57を介して直接伝動連結される。従って、ディーゼルエンジン2のクランク軸21(入力軸)に発生した駆動力は、ドライブプレート44、ケーシング41、ロックアップクラッチ50、タービン43、タービンハブ47を介して出力軸46に伝達され、更に上記摩擦クラッチ8を介して図示しない変速機に伝達される。なお、図示の実施形態においては上述したようにドラッグトルクを減少することができるので、ドラッグトルクを低下させるために作動流体の供給圧力を下げる必要はないので、ロックアップクラッチの作動圧不足が生ずることはない。
【0029】
【発明の効果】
本発明による流体継手装置は以上のように構成されているので、以下に述べる作用効果を奏する。
【0030】
即ち、本発明による流体継手装置においては、作動流体を循環せしめる作動流体循環手段は、流体継手の外部室に連通する第1の作動流体経路と、流体継手のの作動室とリザーブタンクとを接続する第2の作動流体経路と、リザーブタンク内の作動流体を第1の作動流体経路に吐出する流体圧作動源と、第1の作動流体経路中に配設された切替手段とを具備し、該切替手段が外部室を流体圧作動源と連通する状態と、外部室をリザーブタンクに連通せしめる状態とに選択的に作動するように構成されているので、流体継手を駆動するエンジンのアイドリング運転時に切換手段によって外部室をリザーブタンクに連通することにより、流体継手は自身の回転によりポンプとして機能する。このため、流体継手内への作動流体の充填効率が低下するため、ドラッグトルクを大幅に低減することができる。従って、エンジンのアイドリング運転が円滑となり、異常振動の発生を防ぐことができるとともに、アイドリング運転時の燃費を向上することができる。
【0031】
また、本発明によれば、上述したように流体継手に循環せしめる作動流体の流体圧を低減することなくドラッグトルクを低減することができるので、ロックアップクラッチを備えた流体継手において、ロックアップクラッチの作動圧が不足することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従って構成された流体継手装置を装備した駆動装置の一実施形態を示す断面図。
【図2】図1に示す流体継手装置の作動流体循環手段の作動状態を示すもので、流体継手によって駆動トルクを伝達する状態の説明図。
【図3】図1に示す流体継手装置の作動流体循環手段の作動状態を示すもので、流体継手を駆動するエンジンのアイドリング運転時における作動状態の説明図。
【図4】図1に示す流体継手装置に装備される制御手段のドラッグトルク制御の動作を示すフローチャート。
【図5】本発明に従って構成された流体継手装置を装備した駆動装置の他の実施形態を示す断面図。
【図6】図5に示す流体継手装置の作動流体循環手段の作動状態を示すもので、流体継手によって駆動トルクを伝達する状態の説明図。
【図7】図5に示す流体継手装置の作動流体循環手段の作動状態を示すもので、流体継手を駆動するエンジンのアイドリング運転時における作動状態の説明図。
【図8】図5に示す流体継手装置の作動流体循環手段の作動状態を示すもので、ロックアップクラッチを作動した状態の説明図。
【符号の説明】
2:内燃機関
21:クランク軸
4:流体継手装置
40:流体継手ハウジング
41:ケーシング
42:ポンプ
400:流体継手
421:ポンプシェル
422:インペラ
43:タービン
431:タービンシェル
432:ランナ
44:ドライブプレート
45:リングギヤ
46:出力軸
47:タービンハブ
48:ポンプハブ
50:ロックアップクラッチ
51:クラッチディスク
52:クラッチフェーシング
55:ダンパースプリング
56:入力側リテーナ
57:出力側リテーナ
6:作動流体循環手段
60:油圧ポンプ
62:ポンプハウジング
65:リザーブタンク
67:電磁切替弁(V1)
68:リリーフ弁
70:電磁方向制御弁(V2)
8:摩擦クラッチ
80:クラッチハウジング
82:クラッチドライブプレート
83:伝動軸
84:クラッチハブ
85:クラッチフェーシング
86:ドリブンプレート
87:プレッシャープレート
88:ダイアフラムスプリング
89:レリーズベアリング
90:クラッチレリーズフォーク
100:制御手段
111:車速検出センサ
112:アクセルセンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a fluid coupling device for transmitting rotational torque of a prime mover.
[0002]
[Prior art]
Fluid couplings (fluid couplings) are conventionally used as power transmission couplings for ships, industrial machines, and automobiles. The fluid coupling is a casing connected to a crankshaft (input shaft as a fluid coupling) of a diesel engine that is a prime mover, a pump disposed opposite to the casing and attached to the casing, and opposed to the pump. And a turbine attached to an output shaft disposed on the same axis as the input shaft.
[0003]
A fluid coupling provided with a lock-up clutch that frictionally engages the casing and the turbine has also been proposed between the casing and the turbine. This lock-up clutch is provided between a casing and a turbine, and includes a clutch disk that forms an outer chamber between the casing and an inner chamber between the turbine and the turbine. The casing and the turbine are configured to be frictionally engaged by a pressure difference between the inner chamber side and the outer chamber side.
[0004]
When the above-described fluid coupling is installed in, for example, a vehicle drive device, the transmission is generally connected to a manual transmission via a friction clutch, and the fluid coupling is directly connected to an automatic transmission.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described fluid coupling equipped in the vehicle drive device has its characteristics when the engine is driven and the transmission gear of the transmission is engaged when the vehicle is stopped, that is, when the input shaft rotates and the output shaft stops. Has upper drag torque. This drag torque becomes considerably large when the rotational speed ratio at which the design point of the fluid coupling is the maximum efficiency, that is, the rotational speed ratio between the pump and the turbine is 0.95 to 0.98. If the drag torque is large, the idling operation of the engine becomes extremely unstable, and this unstable rotation causes abnormal vibration in the drive system. In addition, the large drag torque also causes a deterioration in fuel efficiency during idling.
[0006]
In order to reduce the drag torque, it is conceivable to reduce the pressure of the working fluid that circulates through the fluid coupling. However, if the pressure of the working fluid is decreased, the filling efficiency of the fluid coupling will decrease, so the transmission torque at high revolutions will also decrease. It will decline. Further, in a fluid coupling provided with a lockup clutch, the operating pressure of the lockup clutch is insufficient, and in the worst case, the lockup is impossible.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described facts, and a main technical problem thereof is to provide a fluid coupling device capable of reducing drag torque without impairing the torque transmission function.
Another technical problem is to provide a fluid coupling device that can reduce the drag torque without reducing the operating pressure of the lock-up clutch in the fluid coupling including the lock-up clutch.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in order to solve the main technical problem,
“ A casing connected to an input shaft driven by an engine; a pump disposed opposite to the casing and attached to the casing; a chamber formed by the pump and the casing opposite the pump; A fluid coupling having a turbine mounted on an output shaft disposed and disposed on the same axis as the input shaft;
A fluid coupling device comprising: an outer chamber formed by the casing and the turbine; and a working fluid circulation means for circulating the working fluid in the reserve tank through the working chamber formed by the pump and the turbine.
The working fluid circulation means bypasses the fluid pressure working source, a fluid pressure working source that pumps the working fluid in the reserve tank, a working fluid path that communicates the fluid pressure working source and the external chamber, and the fluid pressure working source. Switching means for switching the external chamber to communicate with the reserve tank,
When the engine is idling, the switching means is switched to bypass the fluid pressure operating source so that the external chamber communicates with the reserve tank, and the working fluid in the reserve tank is rotated by the rotation of the pump of the fluid coupling. Is circulated from the working chamber to the reserve tank through the external chamber.
A fluid coupling device is provided.
[0009]
In order to solve the above other technical problems, the fluid coupling of the fluid coupling device is arranged in an “outer chamber formed by the casing and the turbine, and an outer chamber is formed between the casing and the casing. And a lock-up clutch that has a clutch disk that forms an inner chamber with the turbine and that engages the casing and the turbine by a fluid pressure difference between the outer chamber and the inner chamber. can do.
In this case, “the working fluid circulation means includes a connection switching means for switching the fluid pressure source to communicate with the working chamber and to switch the outer chamber of the outer chamber to the reserve tank. When the lock-up clutch is engaged, the connection switching means is switched, and the working fluid is sequentially passed through the working chamber, the inner chamber, and the outer chamber by the fluid pressure operating source. It is preferable to adopt a configuration that “circulates in the reserve tank”.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a fluid coupling device constructed according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
[0011]
FIG. 1 shows an embodiment of a drive device in which a fluid coupling device constructed according to the present invention is disposed between an automobile engine and a friction clutch. The drive device in the illustrated embodiment is constituted by an internal combustion engine 2 as a prime mover, a
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
Next, an embodiment of the working fluid circulation means 6 will be described with reference to the hydraulic circuit shown in FIGS.
The working fluid circulation means 6 includes a
[0018]
The
[0019]
Next, the
The
[0020]
The drive device equipped with the
First, in step S1, the control means 100 checks whether or not the vehicle traveling speed (V) is zero (0), that is, whether or not the vehicle is stopped, based on the detection signal from the vehicle speed detection sensor 111. If the vehicle speed (V) is not zero (0) in step S1, the control means 100 determines that the vehicle is traveling and that it is not necessary to perform drag torque control, and proceeds to step S2 to turn on the electromagnetic switching valve 67 (V1). De-energize (OFF). When the electromagnetic switching valve 67 (V1) is de-energized (OFF), as described above, the working fluid discharged to the
[0021]
When the vehicle speed (V) is zero (0) in step S1, the control means 100 proceeds to step S3 and the accelerator pedal depression amount (AP) is zero (0), based on the detection signal from the
[0022]
As described above, the electromagnetic switching valve 67 (V1) is energized (ON) in order to reduce the drag torque of the fluid coupling in the idling state of the engine in which the vehicle speed (V) is zero (0) and the accelerator pedal is released. If so, the control means 100 returns to step S1 so that the vehicle speed (V) is no longer zero (0) (the vehicle is in a running state) or the accelerator pedal depression amount (AP) is no longer zero (0) in step S3. If the accelerator pedal is depressed (depressed), it is determined that the engine is not idling, and the process proceeds to step S2 to deenergize (OFF) the electromagnetic switching valve 67 (V1).
[0023]
Next, another embodiment of the
The embodiment shown in FIGS. 5 to 8 is provided with a
The lock-up clutch 50 in the embodiment shown in FIGS. 5 to 8 is disposed between the
[0024]
The lock-up clutch 50 in the illustrated embodiment is configured as described above, and its operation will be described.
When the pressure of the working fluid on the
[0025]
The working
[0026]
The fluid coupling device in the embodiment shown in FIGS. 5 to 8 is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
First, a state in which the diesel engine 2 is operated at a rotational speed equal to or higher than idling rotation and the driving torque is transmitted by the fluid coupling will be described. In this case, the electromagnetic direction control valve 70 (V2) of the working fluid circulation means 6 is de-energized (OFF) and the electromagnetic switching valve 67 (V1) is de-energized (OFF). 6 is circulated in the direction indicated by the arrow. The state shown in FIG. 6 is the same as that of the embodiment shown in FIG. That is, when the
[0027]
Next, a state where the diesel engine 2 is idling will be described. In this case, as shown in FIG. 7, the electromagnetic direction control valve 70 (V2) of the working fluid circulation means 6 is deenergized (OFF) and the electromagnetic switching valve 67 (V1) is energized (ON). ) When the electromagnetic switching valve 67 (V1) is energized (ON), the communication between the
[0028]
Next, a state in which the
[0029]
【The invention's effect】
Since the fluid coupling device according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0030]
That is, in the fluid coupling device according to the present invention, the working fluid circulation means for circulating the working fluid connects the first working fluid path communicating with the external chamber of the fluid coupling, the working chamber of the fluid coupling, and the reserve tank. A second working fluid path, a fluid pressure source that discharges the working fluid in the reserve tank to the first working fluid path, and switching means disposed in the first working fluid path, Since the switching means is configured to selectively operate in a state in which the external chamber communicates with the fluid pressure operating source and a state in which the external chamber communicates with the reserve tank, the idling operation of the engine that drives the fluid coupling is performed. Sometimes, the fluid coupling functions as a pump by its own rotation by communicating the external chamber to the reserve tank by the switching means. For this reason, since the filling efficiency of the working fluid into the fluid coupling is lowered, the drag torque can be greatly reduced. Therefore, the idling operation of the engine becomes smooth, the occurrence of abnormal vibration can be prevented, and the fuel consumption during the idling operation can be improved.
[0031]
In addition, according to the present invention, as described above, the drag torque can be reduced without reducing the fluid pressure of the working fluid circulated through the fluid coupling. Therefore, in the fluid coupling including the lockup clutch, the lockup clutch There is no shortage of operating pressure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a drive device equipped with a fluid coupling device constructed according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an operating state of a working fluid circulation unit of the fluid coupling device illustrated in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating an operating state of a working fluid circulation unit of the fluid coupling device illustrated in FIG. 1 and is an explanatory diagram of an operating state during an idling operation of an engine that drives the fluid coupling;
FIG. 4 is a flowchart showing an operation of drag torque control of a control means provided in the fluid coupling device shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of a drive device equipped with a fluid coupling device constructed according to the present invention.
6 is a diagram illustrating an operating state of a working fluid circulation unit of the fluid coupling device illustrated in FIG. 5 and is an explanatory diagram of a state in which driving torque is transmitted by the fluid coupling.
7 is a diagram illustrating an operating state of a working fluid circulation unit of the fluid coupling device illustrated in FIG. 5, and is an explanatory diagram of an operating state during an idling operation of an engine that drives the fluid coupling.
FIG. 8 is an explanatory view showing the operating state of the working fluid circulating means of the fluid coupling device shown in FIG. 5, in a state where the lock-up clutch is operated.
[Explanation of symbols]
2: Internal combustion engine 21: Crankshaft 4: Fluid coupling device 40: Fluid coupling housing 41: Casing 42: Pump 400: Fluid coupling 421: Pump shell 422: Impeller 43: Turbine 431: Turbine shell 432: Runner 44: Drive plate 45 : Ring gear 46: Output shaft 47: Turbine hub 48: Pump hub 50: Lockup clutch 51: Clutch disc 52: Clutch facing 55: Damper spring 56: Input side retainer 57: Output side retainer 6: Working fluid circulation means 60: Hydraulic pump 62: Pump housing 65: Reserve tank 67: Electromagnetic switching valve (V1)
68: Relief valve 70: Electromagnetic direction control valve (V2)
8: Friction clutch 80: Clutch housing 82: Clutch drive plate 83: Transmission shaft 84: Clutch hub 85: Clutch facing 86: Driven plate 87: Pressure plate 88: Diaphragm spring 89: Release bearing 90: Clutch release fork 100: Control means 111: Vehicle speed detection sensor 112: Accelerator sensor
Claims (3)
該ケーシングと該タービンとによって形成される外部室および該ポンプと該タービンとによって形成される作動室を通してリザーブタンク内の作動流体を循環せしめる作動流体循環手段と、を具備する流体継手装置において、
該作動流体循環手段は、該リザーブタンク内の作動流体を圧送する流体圧作動源と、該流体圧作動源と該外部室とを連通する作動流体経路と、該流体圧作動源をバイパスして該外部室を該リザーブタンクに連通するように切替える切替手段とを備えており、
該エンジンのアイドリング時には、該切替手段を切替えて、該流体圧作動源をバイパスして該外部室を該リザーブタンクに連通し、該流体継手の該ポンプの回転により、該リザーブタンク内の作動流体を該作動室から該外部室を経て該リザーブタンクに循環させることを特徴とする流体継手装置。A casing connected to an input shaft driven by an engine, a pump disposed opposite to the casing and attached to the casing, and a chamber formed by the pump and the casing disposed opposite the pump. A fluid coupling having a turbine attached to an output shaft disposed on the same axis as the input shaft;
A fluid coupling device comprising: an outer chamber formed by the casing and the turbine; and a working fluid circulation means for circulating the working fluid in the reserve tank through the working chamber formed by the pump and the turbine.
The working fluid circulation means bypasses the fluid pressure working source, a fluid pressure working source that pumps the working fluid in the reserve tank, a working fluid path that communicates the fluid pressure working source and the external chamber, and the fluid pressure working source. Switching means for switching the external chamber to communicate with the reserve tank,
When the engine is idling, the switching means is switched to bypass the fluid pressure operating source so that the external chamber communicates with the reserve tank, and the working fluid in the reserve tank is rotated by the rotation of the pump of the fluid coupling. Is circulated from the working chamber to the reserve tank through the external chamber .
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